火星上为什么会存在氧气?这个问题科学家也不一定能解释

火星的大气层中有许多神秘的东西。首先是甲烷的消失和重现。目前,在盖尔陨石坑(Gale Crater)上观察到氧浓度的增加和减少,其值与任何已知的化学过程都不一致。这些数据来自火星探测器好奇号,它一直在陨石坑底部和尖峰山中心缓慢有序地移动。

火星上为什么会存在氧气?这个问题科学家也不一定能解释

好奇号不仅观察路径上的岩石,还读取火星大气数据,测量火星大气的季节变化。迄今为止,人类已经观察火星三年了(相当于地球六年)。在仔细研究了测量数据后,科学家们注意到火星大气中的氧气是完全出乎意料的。

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(左边是好奇号,右边是好奇号拍摄的火星表面照片) 事实上,火星上没有多少氧气。大气中含量最高的是二氧化碳(95%)% Uf0c,而其他的由2.6%%u7684氮(N2)、1.9%%u7684氩(氩)、0.16%%u7684氧和0.06%%u7684一氧化碳组成。(相反,地球大气层按体积计含有78.09%%u7684氮和20.95氧)。

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在火星上,大气压力一年到头都在变化。在冬季半球,二氧化碳在两极冻结,导致整个半球的压力急剧下降,这导致气体从一个半球重新分布到另一个半球,以平衡整个地球的大气压力。

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当极地冰盖在春天融化并释放半球的二氧化碳时,情况正好相反:半球的大气压力开始上升,因此气体被重新分配到冬季半球,整个星球的大气压力逐渐趋于平衡。因此,我们可以依靠二氧化碳的含量来预测各种气体之间的比率波动。当然,氩和氮的变化也在预期范围内。氧气呢?那不一定是真的。到了春天和夏天,氧气含量将增加30%%u5DE6,而且在秋天,年复一年,它将趋于正常。但是每年上升的氧气量是不同的,好像有什么东西给它增加氧气,然后把它带走。我们找不到任何合理的理由来解释它。通常人们对这种奇怪的测量数据的第一反应是质疑四极质谱仪的机器或软件,但是经过几次检查,结果是一切都没有问题。

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另一种可能性是氧气可能是由大气中水或二氧化碳的某种程度的分解产生的。然而,这一猜测很快被推翻,因为火星大气中没有太多的水,二氧化碳分解得太慢,无法观察其波动。现在我们已经发现火星的土壤确实含有大量的氧气,但是我们还没有找到释放氧气的必要条件,我们也无法解释它每年在哪里消失。通过太阳辐射分解氧气并将其扩散到外层空间的过程也非常缓慢。

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(图为火星上的陨石坑) “我们正试图找到解释这一点的理由。”行星科学家梅丽莎说。氧气的变化在每个季节都不完全相同。这种现象使我们认为这不是一个可以完全用大气动力学解释的问题。一定是一些化学源和化学汇,我们还不能解释。但是我们有另一个线索,那就是甲烷。在火星的夏天,它的含量将急剧上升到160% %乌福克(uFF0C),而甲烷和氧气的含量似乎同时上升。所以我们可以猜测甲烷的波动导致了氧气的波动。

火星上为什么会存在氧气?这个问题科学家也不一定能解释

这可能是一个大问题。这两种气体都可以通过有机过程产生,即生命,也就是说,它们也可以通过地质过程产生。到目前为止,我们没有证据表明火星表面有生命,但是我们不能排除生命的可能性。(火星2020将寻找化石,所以我们可能很快会找到它们。) 然而,研究小组认为它更有可能是地质的。马里兰大学天文学家蒂姆·麦康奈尔说:“我们没有想到任何过程能产生我们需要的氧气。”。“但是我们认为地表土壤中的某些物质会随着季节的变化而变化,因为大气中没有足够的氧气和原子能来产生我们所看到的现象。” 你觉得怎么样?

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